石墨烯储能竞赛，中关村再添一“子”

鲍烨童

自成立伊始，北京中关村一直是引领全国乃至全球范围内创新革命的主战场之一。这种创新的引领性，不仅体现在制定政策和规章，营造鼓励创新、包容创业的良好环境，还体现在扶持企业创新实践，对前沿技术给予认同和支持的态度。

如今，这种创新的引领性还体现在以石墨烯为主的新材料创新的企业实践当中。在这场波及全球的石墨烯创新竞赛中，以中关村企业为代表的科技创新机构已经站在了行业前沿。

2017年春，当人们还没有从新年的爆竹声中回过神来，一个重磅消息“炸”响了微信朋友圈——位于北京中关村的通信领域的独角兽企业华为公司宣布，推出石墨烯助力的高温锂离子电池。

而在这之后的一个多月时间里，又一家位于中关村的新材料创新型公司——碳世纪，在北京汽车博物馆召开了石墨烯锂离子五号充电电池烯储霸王产品发布会。

在发布会现场，该公司董事长闫立群公开宣称，烯储霸王产品是中国首款石墨烯锂离子五号充电电池。与普通5号干电池、充电电池相比，该款电池优势明显，可循环使用3万次以上，能够在-45℃～60℃的环境下使用，这些性能都是普通电池所不能及的。最为重要的是，该款电池能够实现量产。

辩论：石墨烯电池真的存在吗？

比较有趣的是，这次产品发布会被碳世纪举办成了一场小型的行业研讨会。主办方邀请了中关村石墨烯产业联盟代表以及知名媒体代表，共同探讨了石墨烯这一新型材料作为储备能源的合理性以及创新性。

去年以来，石墨烯电池被炒得沸沸扬扬。很多业内人士对石墨烯电池抱有怀疑，甚至是质疑的态度。所以，在发布会现场，主办方首先抛出了一个问题：石墨烯电池到底是真的吗？

据此，闫立群指出了石墨烯电池的技术原理。“石墨烯电池的全称应该是石墨烯改性锂离子电池，其应用制作电池共有四种方法，一是直接用在负极；二是作为正极的导电添加剂使用，所有锂电池都要加导电添加剂，原来是加导电炭黑，现在用石墨烯替换炭黑，相对比较低端。三是直接在锂电池正极表面进行包覆，因为锂电正极材料是金属氧化物，时间长之后会导致氧化，导电性减弱，石墨烯覆盖后会解决该问题，提升微观导电性，无法比拟宏观的金属导电性。四是直接作为电极材料的骨架，以此增加正极材料强度，同时使石墨烯成为了正极的骨骼，整体提升锂电池寿命，提高微观导电性和电池的安全性能，烯储霸王使用的是第四种方法。”

据悉，被命名为“烯储霸王”的石墨烯充电电池，是碳世纪继去年全球首款石墨烯空气净化器与全球首个石墨烯高端产业应用——“石墨烯表面波探测技术”发布之后的又一重大产品。

石墨烯锂离子充电电池烯储霸王是标准5号电池，直径为14.5mm，高度50mm。5号电池在很多小电器和数码产品中广泛使用，为家庭必备电池，此后还将推出7号电池。

更为详尽的性能指标是，烯储霸王与普通5号电池相比优势明显，每节电池额定电压为1.9V，即电池的放电平台电压为1.9V，比普通干电池的1.5V高0.2v，可以带来更强劲的动力。另外，与普通充电的镍氢电池相比，在正确的充放电条件下，循环寿命高达3万次，普通充电的镍氢电池充电次数为1000次。工作温度为-40℃～65℃，普通镍氢电池工作环境0℃～40℃，普通锂电池工作环境为-10℃～40℃。

据了解，当电池在超出工作环境范围温度时，就会造成电池电压过低，达不到电器用电要求时，最直接的表现是直接关机或停用。

闫立群介绍，“普通的干电池是锌锰电池，是用碳做正极，用锌筒做负极。普通锂电池主要以磷酸铁锂做正极，石墨做负极。烯储霸王是石墨烯改性的钛酸锂负极锂电池，磷酸铁锂做正极，采用石墨烯包覆的钛酸锂材料做为电池负极（普通锂电池负极是碳，普通干电池负极是锌片），大大提高了电子导电率，能够快速充电。石墨烯包覆后的钛酸锂和电池中的电解液反应时的产气率大大降低，有效提高了电池的高温循环寿命。”

避开创新型公司“求大求全”的心理，碳世纪这次的产品非常接地气，它首先选择了5号充电电池作为创新的切入点，从小处着手，以小搏大，进而延伸至石墨烯储能的其他模式创新之中。闫立群干脆地强调，民用电池为人们所需要，能够立马就用得上，“我们的石墨烯应用产品都是能够直接投入市场的，并且方便实现量产”。

在他看来，科学技术要转为生产力才能改变人们的生活，从而为人们的幸福做出贡献。碳世纪始终坚持并践行的一份梦想就是运用石墨烯把科学发现转化为生产力，真正的实现“科学与技术让人们的生活更美好”。

创新：石墨烯应用技术接连发布

作为中关村丰台园的一家高新技术企业，碳世纪只专注于石墨烯工业化生产和石墨烯下游应用技术及产品的研发与产业实践。

作为一家新材料研发和制备公司，碳世纪的团队具备极强的科研和创新精神。在做足了石墨烯制取和创新的技术积累基础上，这家公司正在以每两三个月为周期发布一项石墨烯应用的创新技术，令业界不可小觑。

截至目前，碳世纪已建成全球首条石墨烯（单层碳原子）吨级示范生产线，成功研制的新技术和新产品应用分别为石墨烯光致电推动技术、石墨烯发动机油节能改进剂、超级电容器用石墨烯改性活性炭、石墨烯改性塑料、石墨烯空气净化系列产品和技术、石墨烯表面波探测技术等。

以石墨烯空气净化系列产品为例，公司技术团队利用石墨烯对活性炭进行改性，在不破坏活性炭内部结构的情况下，增加了活性炭表面官能团的含量和表面活性位点，进而提高了活性炭对有毒气体的吸附效率和吸附量，也避免了普通活性炭物理吸附造成的二次污染。相同质量的石墨烯与吸附炭，石墨烯對甲醛的饱和吸收量是吸附炭饱和吸收量的116倍。1个小时时间内，碳世纪在30m3空间中测试滤网对甲醛的吸附效果，发现使用石墨烯滤网后甲醛的吸附效果提高40%。

除此之外，最令人记忆深刻的是石墨烯表面波探测技术的发布。这一技术是石墨烯表面形成的波在探测技术方面的应用。这一技术的优势在于利用石墨烯超高的灵敏度和超快的响应速度，从而替代基于传统SPR技术的探测系统。据碳世纪研发人员透露，该公司研发的石墨烯表面波探测技术，远高于SPR的响应速度和灵敏度，能够为科学研究提供更加准确、快捷的数据信息，从而极大地提高探测技术在科技、医疗、安防等行业中的应用效果，甚至帮助特殊人群完成“不可能完成的任务”。

谈到该技术原理，闫立群强调，聋哑人尝试说话时，虽然无法通过声带振动发出声音，但却会和健全人说话时一样，会产生湿润的气流。在探测窗口的传感器上有一层石墨烯膜，它能够捕捉到人们说话时嘴中气体湿度的细微变化。随后，后台的识别程序能够将发出不同词句时的湿度频率数据转换成相对应的语言信息，借助音响设备发声，就能帮助聋哑人用常人的声音表达自己，让人们“听”懂聋哑人说话了。

在投资商的大力追捧下，相信碳世纪的创新技术和应用产品将发挥出巨大的商业与社会价值，在全球石墨烯技术革命中增添一笔绚丽的华章。